KR100274863B1 - 파워스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 플리셋트힘을 부여하여 중립강성을 높일 수 있고 그 부착성 및 생산성에 뛰어난 파워스티어링장치를 제공하는 데에 있으며,

그 해결수단으로는 입력축(4)을 사이에 두고 배치한 한쌍의 스프링부재(13)에 제 1 지지부(17)를 형성함과 동시에 입력축(4)측에는 이들 제 1지지부(17)에 대향하는 제 2지지부(20)를 형성한다. 그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하여 볼 또는 롤러(21)가 제 1, 제 2지지부(17),(20)에서 벗어나려고 했을 때 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게하면서 회전이동하는 구성으로 되어 있다.

Description

파워스티어링 장치

제 1도는 제 1실시예의 파워스티어링장치의 단면도.

제 2도는 제 1실시예의 파워스티어링장치의 스프링수납실(9)의 단면도.

제 3도는 제 1실시예의 스프링부재(13)를 구성하는 판스프링의 사시도.

제 4도는 제 2도에서 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전했을 때의 상태를 도시한 단면도.

제 5도는 제 4도의 부분확대도.

제 6도는 제 2실시예의 파워스티어링장치의 스프링수납실(9)의 단면도.

제 7도는 제 3실시예의 파워스티어링장치에서 이용한 판스프링의 사시도.

제 8도는 제 4실시예의 파워스티어링장치의 스프링수납실(9)의 단면도.

제 9도는 제 8도에서 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전했을 때의 상태를 도시한 단면도.

제10도는 제 5실시예의 파워스티어링장치의 스프링수납실(9)의 확대단면도.

제11도는 제 5실시예의 스프링부재(13)를 구성하는 판스프링의 확대도.

제12도는 제 6실시예의 랙 앤드 피니온 타입의 파워스티어링장치를 도시하는 단면도이며 스프링수납실99)을 로터리 슬리브(8)에 마련한 예를 도시하는 도면.

제13도는 제 7실시예의 파워스티어링장치의 단면도.

제14도는 제 7실시예의 판형상 탄성부재의 부착상태를 도시하는 도면.

제15도는 제 7실시예의 판형상 탄성부재로서의 판스프링(36)의 확대도.

제16도는 제 8실시예의 파워스티어링장치의 단면도로서 제17도의 XVI-XVI선단면을 도시하는 도면.

제17도는 제 8실시예의 판형상 탄성부재의 부착상태를 도시하는 도면.

제18도는 제 9실시예의 판형상 탄성부재의 부착상태를 도시하는 도면으로 판형상 탄성부재로서 판스프링(47)과 캠(48)을 이용한 예를 도시하는 도면.

제19도는 제 10실시예의 파워스티어링장치를 도시하는 단면도이며, 고정링(50)을 로터리 슬리브(8)에 마련한 예를 도시하는 도면.

제20도는 제 10실시예의 판형상 탄성부재를 고정링(50)에 부착한 상태를 도시하는 도면.

제21도는 제 11실시예의 판형상 탄성부재를 고정링(50)에 부착한 상태를 도시하는 도면으로 판형상 탄성부재로서 판스프링(47)과 캠(48)을 이용한 예를 도시하는 도면.

제22도는 제 12실시예의 파워스티어링장치의 단면도.

제23도는 제 12실시예의 다른 파워스티어링장치의 단면도.

제24도는 제 13실시예의 구르는 면(30)부근의 모델도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

2. 출력축 4. 입력축

5. 토션바 9. 스프링수납실

11. 평탄면 13. 스프링부재

14. 평탄부 15. 볼록부

16. 지지다리부 17. 제 1지지부

18,29. 걸고리부 20. 제 2지지부

21. 볼 또는 롤러 22,26. 경사부

25. 골짜기부 27. 볼록부

28. 지지다리부 30. 구르는 면

36,45,47. 판스프링 38. 고정부

39. 고정핀 48. 캠

W1 W2 W3. 탄성력 50. 고정링

본 발명은 토션바를 이용한 파워스티어링장치에 대한 관한 것이다.

종래 토션바를 이용한 파워스티어링장치에서는 스티어링휠의 반응의 한요인으로서 토션바의 비틀어짐 저항을 들 수 있다.

그러나 스티어링휠의 중립시에는 토션바의 비틀어짐 저항이 거의 없기 때문에 그 중립강성이 약해져 차량의 직진주행시의 안정성이 좋지 않게 된다.

그래서 프리셋트힘을 부여하여 중립강성을 높이는 파워스티어링장치가 여러가지 제안되었고, 예를 들면 일본국 특개평 6-171520호 공보나 일본국 특개평 3-139470호 공보 등에 기재된 것이 종래부터 알려져 있다.

일본국 특개평 6-171520호 공보에 기재된 파워스티어링장치는 입력축을 출력축내에 삽입함과 동시에 이들 양 축간에 공간을 형성하여 거기에 링형상의 스프링부재를 짜 넣고 있다. 이 스프링부재는 한 군데를 절단하여 그 절단한 곳에서 좌우로 벌리는 구성으로 되어있다. 그릭 입력축측 및 출력축측의 양쪽의 핀을 돌출시켜 이들 핀을 각각 상기 스프링부재의 절단한 곳에 삽입하고 있다.

이 상태에서 입력축과 출력축이 상대회전하면 링형상의 스프링부재가 그 절단한 곳으로부터 벌려지므로 그 스프링반력이 프리셋트힘으로서 작용하여 중립강성을 높이게 된다.

또 일본국 특개평 3-139470호 공보에 기재된 파워스티어링장치는 출력축 안에 입력축을 삽입함과 동시에 이들 양축의 대향부분에 각각 돌기를 형서하고 있다. 그리고 이들 돌기를 끼우도록하여 판스프링을 설치하고 있다.

이 상태에서 입력축과 출력축이 상대회전하면 그 돌기끼리의 위상도 어긋나므로 판스프링의 탄성력이 프리셋트힘으로서 작용하여 중립강성을 높이게 된다.

그러나 상기 일본국 특개평 6-171520호 공보에 기재된 파워스티어링장치에서는 그 프리셋트힘을 특정하는 것이 어렵게 된다.

예를들면 프릿셋트힘을 크게하고자 하면 초기설정시에 링형상의 스프링부재의 휘는 양을 크게하지 않으면 안된다. 그러나 링형상의 스프링부재를 크게 휘게 한 상태에서는 그 부착성이 좋지않게 된다.

그리고 부착성을 향상시키기 위해 초기설정시에 링형상의 스프링부재의 휘는 양을 작게 하기 위해서는 그 만큼 스프링정수를 크게하지 않으면 안된다. 그러나 스프링정수를 크게하면 그 만큼 스프링의 용력이 커지므로 통상의 사용영역에서도 그것이 파손되는 경우가 있었다.

일본국 특개평 3-139470호 공보에 기재된 파워스티어링장치에서는 양 축의 돌기가 확실하게 대칭이 되어있지 않으면 프리셋트힘에 불균형이 발생하고 덜컹거리게 되는 경우가 있다. 그리고 그것을 방지하기 위해서는 이들 돌기를 확실하게 대칭으로 하고자하면 상당한 정밀도가 필요하게 되고 그 만큼 생산성이 좋지 않게 된다.

본 발명의 목정은 프리셋트힘을 부여하여 중립강성을 높일 수 있으며 또한 그 부착성 및 생산성에 뛰어난 파워스티어링장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명은 스티어링휠에 연계하는 입력축과 차바퀴에 연계하는 출력축과 이들 입력축과 출력축을 연결하는 토션바를 갖추고 이 토션바를 비틀면서 입력축과 출력축을 상대회전시켜 이 상대회전량에 따른 보조력을 부여하는 구성으로한 파워스티어링장치를 전제로 한다.

그리고 제 1의 발명은 상기 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재에 마련되어 입력축을 끼우도록 배치한 한쌍의 스프링부재와 이들 스프링부재에 형성한 제 1지지부와, 입력축의 외주면에 형성하여 입력축과 출력축과의 중립상태에서 제 1지지부에 대향시킨 제 2지지부와, 이들 대향하는 제 1, 제 2지지부 사이에 개재시킨 볼 또는 룰러를 갖추며, 입력축과 출력축이 상대회전하여 상기 볼 또는 롤러가 제 1, 제 2지지부에서 벗어나려고 할 때 이들 볼 또는 룰러가 스프링부재를 휘게하면서 제 1, 제 2지지부사이를 회전이도하는 구성으로 한 점에 특징을 갖는다.

제 2의 발명은 제 1의 발명에 있어서, 제 1, 제 2지지부에서 벗어난 볼 또는 롤러가 스프링부재를 휘게하면서 스프링부재와 입력축의 외주면과의 사이를 회전이동하는 구성으로 한 점에 특징을 갖는다.

제 3의 발명은 제 2의 발명에 있어서, 입력축의 외주면에 형성한 제 2지지부의 양측에 제 2지지부에 연속하는 구르는 면을 형성하고, 이 구르는 면을 입력축과 출력측이 상대회전했을 때 제 1, 제 2지지부에서 벗어난 볼 또는 롤러가 상기 스프링부재를 휘게하면서 구르는 면을 회전이동함과 동시에 볼 또는 롤러가 상기 구르는 면과의 점점에서 탄성력이 입력축의 회전방향과 같은 방향 또는 반대방향의 분력을 발생하는 구성으로 한 점에 특징을 갖는다.

제 4의 발명은 제 3의 발명에 있어서 구르는 면을 평탄면으로 한 점에 특징을 갖는다.

제 5의 발명은 제 2∼제 4의 발명에 있어서, 스프링부재의 각각에 한쌍의 스토퍼를 형성하고 입력축과 출력축이 소정량만큼 상대회전했을 때 볼 또는 롤러가 스토퍼에 접촉하는 구성으로 한 점에 특징을 갖는다.

제 6의 발명은 제 1∼제 5의 발명에 있어서, 스프링부재는 V홈 또는 U홈으로 이루어지는 제 1지지부와 이 제 1지지부의 양측에 연속하는 한쌍의 평탄부 또는 경사부와 이들 평탄부 도는 경사부의 단부에 연속하는 한쌍의 불록부와 이들 볼록부에 연속하는 한쌍의 지지다리부와 이들 지지다리부의 선단에 연속하는 한쌍의 걸고리부를 갖는 판스프링으로 이루어지며, 제 1, 제 2 지지부에서 벗어난 볼 또는 롤러가 이 판스프링을 휘게하면서 평탄부 또는 경사부와 입력축의 외주면과의 사이를 회전이동하는 구성으로 한점에 특징을 갖는다.

제 7의 발명은 제 1∼제 6의 발명에 있어서 스프링부재는 골짜기부를 형성하면서 연속하는 한쌍의 경사부와 이들 경사부의 단부에 연속하는 한쌍의 볼록부와 이들 볼록부에 연속하는 한쌍의 지지다리부와 이들 지지다리부의 선단에 연속하는 한 쌍의 걸고리부를 갖는 판스프링으로 이루어지며, 상기 골짜기부를 제 1지지부로 하여 제 1, 제 2지지부에서 벗어난 볼 또는 롤러가 이 판스프링을 휘게하면서 경사부와 입력축의 외주면과의 사이를 회전이동하는 구성으로 한 점에 특징을 갖는다.

제 8의 발명은 제 6, 제 7의 발명에 있어서, 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재에 스프링수납실을 마련함과 동시에 이 스프링수납실에 판스프링을 수납하고, 걸고리부를 벽면에 압접 시켜 걸어 고정한 점에 특징을 갖는다.

제 9의 발명은 제 1∼제 5의 발명에 있어서, 스프링부재로서 판형상 탄성부재를 이용함과 동시에 이 판형상 탄성부재의 양단에 고정부를 마련하고, 이 고정부를 상기 출력축 또는 출력축과 일체로 회전하는 부재에 그 위치가 이동하지 않는 고정수단으로 고정하는 점에 특징을 갖는다.

제 10의 발명은 제 9의 발명에 있어서, 판형상 탄성부재가 판스프링과 제 1지지부를 형성한 켐으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 특허철구범위 제 9항의 파워스티어링장치이다.

다음은 제 1도∼제 5도에 본 발명의 제 1 실시예의 파워스티어링장치를 도시한다.

제 1도에는 도시하는 인티그럴타입의 파워스티어링장치에서는 파워실린더(1)내에 도시하지 않는 피스톤을 짜 넣고, 이 피스톤에 출력축(2)을 관통시키고 있다. 그리고 이들 피스톤과 출력축(2)을 도시하지 않은 볼넛트를 통해 연계하고 있다.

이 피스톤에는 도시하지 않은 섹터기어에 맞물리게하여 피스톤의 이동과 함께 이 섹터기어가 회동하도록 하고 있다.

상기 파워실린더(1)에는 벨브케이스(3)를 고정하고 있다. 그리고 이 밸브케이스(3)에서 상기 출력축(2)의 기단을 자유롭게 회전하도록 지지하고 있다.

이 출력축(2)은 그 내부를 중공(中空)으로 함과 동시에 상기 기단측에는 입력축(4)의 선단을 자유롭게 회전하도록 삽입하고 있다.

이들 입력축(4)과 출력축(2)은 토션바(5)를 통해 연결하고 있다. 즉 토션바(5)의 일단을 입력(4)안에 삽입하고 그 삽입부분을 관통하는 핀(6)으로 고정하고 있다. 또 토션바(5)의 타단을 도시하지 않는 핀으로 출력축(2)에 고정하고 있다.

이와같이 한 입력축(4)과 출력축(2)은 토션바(5)를 비틀면서 상대회전하게 된다.

출력축(2)안에 삽입한 입력축(4)의 외주면에는 내축로터리 슬리브(7)를 일체로 형성하고 있다. 또 이 내측로터리 슬리(7)에 대향하는 출력축(2)의 내주면을 외측로터리 슬리브(이하에서는 "로터리슬리브"라 한다)(8)로 하고 있다. 그리고 이들 내측로터리 슬리브(7)와 로터리 슬리브(8)를 자유롭게 상대회전하도록 끼워넣어 스티어링벨브(v)를 구성하고 있다.

또 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하면 그 회전방향에 따라 스티어링밸브(v)가 변환되고 파워실린더(1)내에 구획된 한쪽의 압력실에 작동유를 공급하며 또한 다른쪽의 압력실의 작동유를 탱크에 배출하게 된다. 따라서 피스톤이 이동하고 섹터기어를 회동시키게 되어 거기에 연계하는 차바퀴에 보조력을 부여한다.

이와같은 파워스티어링장치에서는 출력축(2)의 단부에 스프링수납실(9)을 형성함과 동시에 이 스프링수납실(9)을 씰부재(10)에 의해 스티어링벨브(v)에서 차단하고 있다.

상기 스프링수납실(9)은 제 2도에 도시하는 바와 같이 출력축(2)의 단부를 정사각형모양으로 계속하여 관통한 것이다.

그리고 이 스트링수납실(9)의 안에는 입력축(4)을 삽입하고 이 입력축(4)을 끼우도록 한쌍의 스프링재(13)를 마련하여 스프링재(13)와 입력축(4)과의 사이에는 볼 또는 롤러(21)를 개재시키고 있다.

상기 입력축(4)의 외주면에는 한쌍의 평탄면(11)을 평행하게 형성하고 있다. 그리고 이들 평탄면(11)을 스프링수납실(9)의 벽면(12)에 각각 대향시켜 입력축(4)과 출력축(2)의 상대회전하지 않는 중립상태에서 평탄면(11)과 벽면(12)을 평행하게 유지하고 있다.

또 이 평탄면(11)에 V홈 또는 U홈으로 이루어지는 제2지지부(20)를 형성하고 이 제2지지부(20)에서 상기 볼 또는 롤러(21)를 지지하도록 하고 있다.

상기 스프링부재(13)는 제 3도에 도시하는 바와 같이 판스프링으로 이루어지고 V홈 또는 U홈으로 이루어지는 제 1 지지부(17)와 이 제 1지지부(17)의 양측에 연속하는 한쌍의 평탄부(14)와 이들 평탄부(14)의 단부에 연속하는 한쌍의 볼록부(15)와 이들 블록부(15)에 연속하는 한쌍의 지지다리부(16)와 이들 지지다리부(16)의 선단에 연속하는 한쌍의 걸고리부(18)를 형성하고 있다.

또 상기 볼록부(15)는 제 1,제 2지지부(17),(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)와 입력축(4)과의 사이로부터 탈락하지 않도록 스토퍼의 역할을 달성한다.

상기 스프링부재(13)가 프리상태일 때는 양측의 걸고리부(18),(18) 사이의 거리가 스프링수납실(9)의 벽면(12)의 폭보다도 길어지고 있다.

그 때문에 제 2도에 도시하는 바와 같이 스프링수납실(9)에 수납하면 스피링부재(13)는 압축되고 그 걸고리부(18)가 스프링수납실(9)의 코너부분에서 벽면(12)과 이들 벽면(12)에 직각인 직각벽면(19)에 압접하여 걸어고정된다.

그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하고 있지 않는 중립상태에서 상기 제 2지지부(20)를 상기 스프링부재(13)의 제 1지지부(17)에 대향시키지만 이와같이 스프링부재(13)를 걸어고정하는 상태에서는 제 1지지부(17)와 제 2지지부(20)와의 거리가 볼 도는 롤러(21)를 개재 시켰을 때보다는 작아지도로고 되어 있다.

그래서 제 1, 제 2지지부(17),(20)사이에 볼 또는 롤러(21)를 개재시키면 입력축(4)의 중심을 향하는 탄성력이 발생하여 이 탄성력이 이니셜하중으로서 발생하도록 하고 있다.

또 볼 또는 롤러(21)가 상기 제 1, 제 2지지부(17),(20)를 벗어나면 제 2지지부(20)의 양측에 연속하는 평탄면(11)을 회전이동하지만 이 실시예에서는 상기 평탄면(11)이 구르는 면을 구성하고 있다.

다음은 제 1실시예의 파워스티어링장치의 작용을 설명한다.

스티어링휠을 중립위치로 유지하고있으면 입력축(4)과 출력축(2)은 제 2도에는 도시하는 중립상태에 있다. 그리고 입력축(4)에는 상기 스프링부재(13)의 이니셜하중이 볼 또는 롤러(21)를 통해 프리셋트힘으로서 작용하고 있다.

따라서 중립강성을 높일 수 있으면 직진주행시의 안정성을 얻을 수 있다.

단, 중립위치에 있어서 상기 이니셜하중을 발생시키지 않아도 제 1지지부(17)와 제 2지지부(20)상이의 거리가 볼 또는 롤러(21)를 유지할 수 있는 크기라면 좋다. 이와같은 경우에도 입력축(4)이 출려축(2)에 대해 상대회전하고자하여 볼 또는 롤러(21)가 이동하려고 하면 스프링부재(13)의 탄성력에 의해 중립강성을 높일 수 있다. 이 때의 탄성력이 프리셋트힘이 된다.

상기 중립상태에서 스티어링휠을 바꾸고 예를 들면 입력축(4)이 출력축(2)에 대해 화살표시(k)방향으로 회전했다고 하자.

이 때 제 4도에 도시하는 바와 같이 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게하면서 회전이동하여 제 1, 제 2지지부(17),(20)에서 벗어난다.

그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 다시 상대회전하면 볼 또는 롤러(21)는 스프링부재(13)를 휘게하면서 스프링부(13)의 평탄부(14)와 입력축(4)의 평탄면(11)과의 사이를 화살표시(m)방향으로 회전이동하게 된다.

제 5도는 이 때 볼 또는 롤러(21)가 회전이동하는 구르는 면 부근의 확대도 이다. 이 제 5도에서 볼 또는 롤ㄹ러(21)와 구르는 면인 평탄면(11)과의 접점(P1)에는 평탄면(11)에 수직인 방향으로 탄성력(W1)이 작용한다. 이 탄성력(W1)의 방향은 입력축(4)의 중심(O)을 향하는 방향에서 벗어나 있다. 구르는 면이 입력축(4)의 축심지를 중심으로 하는 원호면이 아닌 평탄면(11)이기 때문이다. 따라서 이 탄성력(W1)은 회전방향의 분력 F1=W1·sinθ1 을 갖는 것을 알 수 있다.

이 분력(F1)은 입력축(4)의 회전방향(k)과 반대방향 즉 조타반력과 같은 방향의 힘이다. 또 여기서는 회전방향의 분력 즉 조타반력에 합성되는 방향의 분력을 스프링분력으로 한다.

따라서 이 때 조타반력은 토션바(5)의 비틀어짐 저항과 스프링부재(13)의 스프링분력(F1)을 합성한 것이 된다. 즉 이 스프링분력(F1)을 발생시키는 것에 의해 입력축(4)과 출력축(2)과의 상대회전시의 조타반력을 변화시킬 수 있다.

이와같은 조타반력을 발생시키면서 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하고, 그 상대회전량이 최대로 되었을 때 볼 또는 롤러(21)는 스프링부재(13)의 볼록부(15)에 닿는다. 따라서 이 볼록부(15)가 스토피로서 기능하고 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)의 평탄부(14)와 입력축(4)의 평탄면(11)과의 사이에서 탈락하게 되는 경우는 없다.

또 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하면 상술한 바와 같이 스티어링밸브(v)가 변환되고 파워실린더(1)의 작동유를 제어한여 어시스트힘을 부여하게 된다. 그리고 보조력을 부여하는 것에 의해 차바퀴가 목표치까지 전타되면 입력축(4)과 출력축(2)이 중립상태로 복귀하지만 이 때 볼 또는 롤러(21)도 역방향으로 회전이동하면서 제 1, 제 2지지부(17),(20)의 위치로 복귀하며 제 2도의 중립상태로 복귀하게 된다.

이 제 1실시예의 파워스티어링장치에서는 프리셋트힘을 부여하여 중립강성을 높이고 차량의 직진주행시의 안정성을 얻을 수 있다.

그리고 이 프리셋트힘을 부여하기 위해 입력축(4)의 양측에 스프링부재(13)를 배치했으므로 프리셋트힘의 평형을 유지할 수 있다. 따라서 중립강성이 스티어링휠을 바꾸는 방향에 따라 달라지는 경우가 없다.

또 상기 스프링부재(13)는 종래예와 같이 입력축의 돌기에 스프링부재를 맞추거나 할 필요가 없고 입력축(4)과 별도로 스프링수납실(9)에 짜 넣을 수 있으므로 부착성을 향상시킬 수 있다.

또 프리셋트힘은 스프링부재(13)의 탄성력은 물론이고 입력축(4)의 평탄면(11)의 길이나 볼 또는 롤러(21)의 지름 등에 의해서도 간단히 조정 할 수 있다.

더욱이 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전할 때 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)의 평탄부(14)와 입력축(4)의 평탄면(11)과의 사이를 회전이동하면서 이동하므로 그 때 프릭션을 작게할 수 있다. 따라서 스티어링휠의 입력토오크와 출력축(2), 입력축(4)의 상대회전량과의 특성을 매끄럽게 할 수 있다.

또 스프링분력(F1)에 의해 조타반력을 조정할 수도 있다.

이 스프링분력(F1)은 제 5도에 도시하는 바와 같이 F1=W1·sinθ1 이므로 θ₁이나 탄성력(W₁)을 변화시키면 스프링분력(F₁)을 조정할수 있다. 또한 θ₁및 W₁은 입력축(4)의 상대회전량, 구르는 면의 형상, 스프링부재의 스프링정수나 형상 등에 비해 변화하하는 것이다.

또 스프링부재(13)의 형상은 상기 제 1실시예의 것에 한정되지 않는다.

예를 들면 제 6도에 도시하는 제 2실시예에서는 스프링부재(13)를 구성하는 판스프링중 그 지지다리부(16)를 만곡시킨 형상으로 되어있다. 단 그 이외의 구성 및 특성에 대해서는 제 1실시예와 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

제 7도에 도시하는 제 3실시예에서는 스프링부재(13)를 구성하는 판스프링중 그 평탄부(14)를 경사부(22)로 변경하고 있다. 단 이외의 구성 및 특성에 대해서는 상기 제 1 실시예와 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 제3실시예와 같이 볼 또는 롤러(21)가 회전이동하는 면을 경사부(22)로 한 경우 이 경사부(22)가 제 1지지부(17)또는 볼록부(15)에 연속하는 부분이 형성되는 각도가 제1실시예와 같이 평탄부(14)를 형성했을 때에 그 양단에 형성되는 각도와 비교하여 커진다. 이와같이 연속부분의 각도를 크게하면 그 부분에 응렵집중이 발생하지 않게 되어 스프링부재(13)의 내구성을 높이고 파워스티어링장치로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

제 8도, 제 9도에 도시하는 제 4 실시예에서는 입력축(4)에 평탄면(11)을 형성하지 않고 원통형의 입력축(4)의 외주면을 그대로 남긴 상태에서는 구르는 면으로 하여 V홈 또는 U홈등으로 이루어지는 제 2지지부(20)를 형성하고 있다. 단 그 이외의 구성에 대해서는 상기 제 1실시예와 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일의 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

상기 제4실시예의 파워스티어링 장치에서도 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전했을 때 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게하면서 회전이동하여 제 1, 제 2지지부(17),(20)에서 벗어난다. 그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 다시 상대회전하면 이들 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게하면서 스프링부재(13)의 평탄부(14)와 입력축(4)의 외주면과의 사이를 회전이동하게 된다.

이 때 제 9도에 도시하는 바와 같이 구르는 면과 볼 또는 롤러(21)와의 접점(P2)에서 탄성력(W2)은 입력축(4)의 중심(O)을 향하는 힘이므로 제 5도의 θ1 에 대응하는 각도가 0이다. 즉 탄성력(W2)은 입력축(4)의 회전방향에 작용하는 성분을 갖고있지 않다. 따라서 제 1실시예와는 달리 볼 또는 롤러(21)가 입력축의 외주면을 회전이동하는 동안에 조타반력에 탄성력의 성분이 포함되지 않느다.

그리고 이들 제 1, 제 4실시예의 어느것을 선택하는 가는 차량의 특성에 따라 결정하면 된다. 예를들면 스티어링휠을 바꾸었을 때 탄성력에 의해 조타반력을 변화시키고 싶을 경우에는 제 1 실시예의 평탄면(11)과 같이 입력축(4)의 축심지를 중심으로 하는 원호면에 일치하지 않는 구르는 면을 형성하면 된다. 역으로 스티어링휠을 바꾸었을 때의 조타반력을 토션바(5)의 비틀어짐 저항만으로 구성하고 싶을 경우는 제 4 실시예와 같이 원통의 입력축(4)의 외주면을 그 상태로 남겨두면 된다.

단, 스프링부재(13)의 휘는 양은 구르는 면의 형상뿐만 아니라 스프링부재(13)의 형상에 의해서도 변화한다. 이들 구르는 면이나 스프링부재의 형상에 의해 탄성력(W)의 크기나 방향의 변화시키고 조타반력을 변화시킬 수 있다.

제 10도, 제 11도에 도시하는 제 5실시예에서는 스프링부재(13)를 구성하는 판스프링의 형상을 제 1실시예의 스프링부재로부터 변경하고 있다. 단, 그 이외의 구성에 대해서는 상기 제 1실시예와 동일하므로 동일한 구성요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.

제 10도, 제 11도와 같이 판스프링은 골짜기부(25)를 형성하면서 연속하는 한쌍의 경사부(26)와, 이들 경사부(26)의 단부에 연속하는 한쌍의 불록부(27)와 이들 블록부(27)에 연속하는 한쌍의 지지다리부(28)와 이들 지지다리부(28)의 선단에 연속하는 한쌍의 걸고리부(29)가 형성되어 있다.

이 판스프링은 제1 실시예와 마찬가지로 그 걸고리부(29)를 스프링수납실(9)의 코너부분에 압접시켜 걸어 고정하도록 하고 있다. 그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하고 있지 않은 중립상태에서 한쌍의 경사부(26)가 형성하는 골짜기부(25)를 입력축(4)에 형성한 제 2지지부(20)에 대향시키고 그 사이에 볼 또는 롤러(21)를 개재시키고 있다. 즉 이 제 5실시예에서는 골짜기부(25)가 볼 또는 롤러(21)를 지지하는 제 1지지부를 구성하게 된다.

입력측(4)과 출력축(2)이 상대회전했을 때 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게하면서 회전이동하여 골짜기부(25) 및 제 2지지부(20)에서 벗어난다. 그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 다시 상대회전하면 이들 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게하면서 스프링부재(13)의 경사부(26)와 입력축(4)의 외주면과의 사이를 회전이동하게 된다. 또 볼록부(27)가 스토퍼로서 가능하는 것은 제 1실시예와 마찬가지이다.

이와같은 제 5실시예의 파워스티어링장치에서는 제 1지지부로서 일부러 V홈 또는 U홈을 형성하는 것이 아니라 한쌍의 경사부(26)가 형성하는 골짜기부(25)를 이용하고 있다. 따라서 판부재를 많이 구부려 V홈 또는 U홈을 형성하는 경우와 비교하여 판스프링의 성형가공을 용이하게 할 수 있다. 또 V홈 또는 U홈에는 큰 응력집중이 발생하지만 그 V홈 또는 U홈을 형성하지 않으면 그 응력집중을 피해 판스프링의 내구성을 높일 수 있다. 특히 이 골짜기부(25)의 골짜기바닥의 각도를 크게 형성해 두면 다시 응력집중을 피할 수 있다.

또 제 10도, 제 11도에 도시하는 바와 같이 볼록부(27)가 만드는 각도도 크게 형성해 두면 그 부분에서의 응력집중을 피해 다시 스프링부재(13)의 내구성을 높일 수 있다.

이상 설명한 제 1∼제 5 실시예에서는 출력축(2)의 단부에 직접 스프링수납실(9)을 형성하고 있지만 이 스프링수납실(9)을 출력축(2)과 일체로 회전하는 부재로 형성해도 상관없다.

예를 들면 제 12도에 도시하는 제 6실시예는 랙 앤드 피니온 타입의 파워스티어링장치에서 조타로드(24)에 연계하는 출력축(2)에 핀(23)을 통해 로터리 슬리브(8)를 연결하고 있다. 그리고 출력축(2)이 아닌 그와 일체로 회전하는 로터리 슬리브(8)에 스프링수납실(9)을 형성하고 있다. 단 거기에 입력축(4)을 위치시키고 스프링부재(13)에 의해 프리셋트힘을 부여하는 것은 마찬가지이다.

또 스프링수납실(9)은 출력축(2)에 집접형성해도 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 부재로 형성해도 좋은 것은 상술한 인티그럴 타입의 경우도 마찬가지이다.

또 상기 제 1 ∼제 6 실시예에서는 스프링수납실(9)을 정사각형으로하고 있지만 물론 원형등 그 외의 형상이라도 좋다. 그리고 스프링부재(13)의 걸고리부(18)도 스프링수납실(9)의 형상 등에 맞춰 변경하면 되고 예를 들면 스프링수납실(9)의 벽면에 슬릿을 형성하여 거기에 스프링부재(13)의 단부를 꽂아넣어 스프링부재(13)를 걸고 고정하도록 해도 좋다.

그러나 상기 제 1 ∼ 제 6실시예에서는 스프링부재(13)를 스프링수납실(9)에 수납할 때 스프링부재(13)의 걸고리부(18)가 스프링수납실(9)의 코너 분에서 벽면(12)에 직각인 직각벽면(9)과 압접하여 걸어 고정하고 있다. 그리고 이 스프링부재(13)에는 압축된만큼의 이니셜하중이 발생하고 이 이니셜하중이 볼 또는 롤러(21)를 통해 입력축(4)을 끼우는 방향으로 프리셋트힘으로서 작용하고 있다.

그러나 입력축(4), 출력축(2)에 회전력이 입력되면 예를들면 제 8도에 도시하는 바와 같이 스프링부재(13)에는 볼 또는 롤러(21)를 통해 가로방향의 힘(Rx)이 작용한다. 이와같이 가로방향의 힘(Rx)이 작용하여 볼 또는 롤러(21)가 제 1, 제 2지지부(17),(20)에서 벗어나고자 하면 스프링부재(13)는 가로방향에도 휨을 발생한다.

이 스프링부재(13)의 휨은 볼 또는 롤러(21)의 양측에서 불균일하게 된다.

볼 또는 롤러(21)에 대해 한쪽은 힘(Rx)에서 압축되고 다른 쪽은 그 힘(Rx)에서 끌어당겨지게 되기 때문이다. 이때 다른 쪽의 걸고리부(18)는 그것이 끌어당겨진 만큼 걸어 고정하는 힘이 작아진다. 즉 벽면(19)에 대한 압착력이 약해진다. 스프링부재(13)는 이 걸고리부(18)의 탄성에 의한 압착력에 의해 벽면(19)에 고정되어 있으므로 이 압착력이 변동하면 스프링부재(13)가 가로방향으로 털컹거리거나 그 위치가 어긋나거나 하는 경우를 생각 할 수 있다.

그리고 스프링부재가(13)가 가로방향으로 덜컹거리면 입력축(4)을 누르는 방향의 힘도 불균일하고, 프리셋트힘이 불안정하게 될 가능성이 있다.

그래서 제 13도 ∼제 15도에 도시하는 제 7실시예는 로터리 슬리브(8)를 일체로 형성한 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 스프링부재로서 판형상 탄성부재인 판스프링(36)을 부착함과 도시에 상기 제 1∼제 6실시예와는 달리 스프링수납실(9)을 형서하지 않고 이 큰 지름부(2a)에 판스프링(36)을 직접고정하고 있다.

단 입력축(4)과 출력축(2)을 상대회전시키는 것에 의해 스티어링밸브(v)를 변환하고, 보조력을 부여하는 구성은 동일하다, 그래서 마찬가지로 작용하는 부재에는 같은 부호를 붙여 설명한다.

제 15도에 도시하는 바와 같이 판스프링(36)의 중앙에는 완만한 사면(37)으로 사이에 위치한 골짜기부를 형성하고, 이를 제 1지지부로하여 양단에는 판스프링(36)을 만곡시킨 고정부(38)를 갖추고 있다.

그리고 큰 지름부(2a)에는 제 14도에 도시하는 바와 같이 고정수단으로서의 고정핀(39)을 마련하고, 이들 고정핀(39)에 상기 고정부(38)를 걸어 판스프링(36)을 고정하고 있다.

또 상기 사면(37)의 외측에는 또한 완만한 제2 사면(40)이 이어지고 평탄면(41)과의 경계를 스토퍼부(42)로 한다. 이 스토퍼부(42)는 판스프링(36)과 입력축(4) 사이에서 볼 또는 롤러(21)가 벗어나는 경우가 없도록 마련한 부분으로 제 1∼ 제 6실시예의 불록부(15)에 상당한다.

즉 입력축(4), 출력축(2)의 상대회전에 의해 볼 또는 롤러(21), 제 1지지부(17)를 벗어나도 이 스토퍼부(42)에 접촉하는 곳까지밖에 이동하지 않는다.

또 입력축(4)의 외주에 형성한 V홈형상의 제 2지지부(20)와 상기 제 1지지부(17)를 대향시키고 그 사이에 볼 또는 록러(21)를 개재시키고 있다. 그리고 볼 또는 롤러(21)가 제 1지지부(17)와 제 2지지부(20)와의 사이에 지지된 제 14도의 상태가 중립상태이다.

이와같은 프리셋트힘 부여기구에 있어서, 판스프링(36)의 탄성력에 의해 프리셋트힘을 부여하는 작용은 종래예의 스프링부재(13)에 의한 것과 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

그리고 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하여 볼 또는 롤러(21)가 제 1지지부(17)와 제 2 지지부(20)에서 벗어나려고 할 때 상술한 가로방향의 힘(Rx)과 같은 가로방향의 힘이 판스프링(36)에도 작용한다.

그러나 판스프링(36)의 양단의 고정부(38)가 고정핀(39)에 의해 고정되어 있으므로 이 판스프링(36)이 가로방향으로 덜컹거리는 경우는 없다.

또 이 제 7실시예의 판스프링(36)에 형성한 제 1지지부(17)는 완만하게 경사진 사면(37)으로 형성되었으므르 V홈 또는 U홈의 깊은 홈을 형성하는 경우와 비교하여 가공이 간단하다. 또한 스프링부재를 크게 구부려 형성하는 V홈 또는 U홈에는 응력집중이 발생하지만 그것을 형성하지 않으면 응력집중을 피해 판스프링(36)의 내구성을 향상시킬수 있다.

또 이 제 7실시예에서는 판스프링(36)의 고정부(38)는 양단을 만곡시킬 뿐이므로 간단하게 형성할 수 있다. 그리고 이와같은 고정부(38)는 큰 지금부(2a)에 바련한 고정핀(39)에 걸기만 하면 되므로 판 스프링(36)의 고정작업도 간단하다.

제 16, 제 17도에 도시하는 제 8실시예는 출력축(2)와 로터리슬리브(8)를 따로따로 하고, 출력축(2)의 큰 지름부(2a)와 로터리 슬리브(8)를 연계(44)으로 연계한 점이 상기 제 7실시예와 다르다. 그리고 출력축(2)과 로터리 슬리브(8)와의 사이에 프리셋트힘 부여기구를 마련하기 위해 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 판형상 탄성부재로서의 판스프링(45)을 고정한 예이다.

또 상기 큰 지름부(2a)를 밸브케이스(3)의 단부(3a)에 삽입하여 통부재(46)로 고정하고 있다. 이 통부재(46)는 파워실린더(1)측에서 밸브케이스(3)의 단부(3a)에 나사를 꽂아 고정한 것이다.

그리고 제 7실시예와 마찬가지로 작용하는 부재에는 제 7실시예와 동일 부호를 붙어 설명한다.

또 제 16도는 제 17도의 XVI-XVI선 단면도이다.

이 제 8실시예의 판형상 탄성부재는 판스프링(45)에서 탄성판을 제 17도와 같이 구부려 형성한 것이다. 그 중앙에 작은 V홈형상의 제 1지지부(17)를 형성하고, 이 제 1지지부(17)의 양옆에 매끄러운 사면으로 이어지는 산모양의 스토퍼부(42)를 형성하고 있다. 이 스토퍼부(42)는 제 7실시예와 마찬가지로 가능한다.

또 양단에는 만곡한 고정부(38)를 형성하고 있다. 이 고정부(38)를 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 고정한 고정핀(39)에 걸고 있다.

그리고 제 1, 제 2지지부(17),(20)와의 사이에 볼 또는 롤러(21)를 설치하여 프리셋트힘 부여기구를 구성하고 있다.

이 제 2 실시예의 판스프링(45)도 양단의 위치를 고정핀(39)으로 고정하고 있으므로 가로방향의 덜컹거림을 방지할 수 있다. 따라서 프리셋트힘이 불안정하게 되는 경우가 없다.

제 18도에 도시는 제 9실시예는 판형상 탄선부재가 판스프링(47)과 캠(48)으로 이루어지는 점이 상기 제 7, 제 8실시예와 다르다.

이 판스프링(47)과 캠(48)으로 이루어지는 판형상 탄성부재를 제 13도와 동일한 파워스티어링장치의 출력축(2)의 큰 지름부(2a)에 고정하는 예이다.

판스프링(47)은 양단을 만곡시킨 고정부(38)를 형성하고 있지만 다른 부분은 평탄하다.

또 캠(48)은 판스프링(47)과 비교하여 강성이 높은 재질로 형성되어있다.

그리고 캠(48)의 중앙에는 완만한 오목부(49)를 형성하고 또한 그 중앙에는 V홈형상의 제 1지지부(17)를 형성하고 있다. 그리고 이 오목부(49)의 양단을 스토퍼부(42)로 하고 있다.

그리고 판스프링(47)의 고정부(38)를 고정핀(39)에 걸어 큰 지름부(2a)에 고정함과 동시에 고정부(38)사이에 캠(48)을 끼워넣고 있다.

상기 캠(48)에 형성한 제 1지지부(17)와 제 2지지부(20)와의 사이에 볼 또는 롤러(21)를 개재시키고 판스프링(47)의 탄성력을 이용한 프리셋트힘을 입력축(4)에 작용시킨다.

입력축(4), 출력축(2)의 상대회전에 의해 볼 롤러(21)가 제 1,제 2지지부(17),(20)사잉에서 벗어날 때에는 판형상 탄성부재에 가로방향의 힘이 작용하지만 판스프링(47)은 그 양단이 고정되어있으므로 덜컹거리는 경우가 없다.

특히 고정부(38)사이에 강성이 높은 캠(48)을 설치하고 있으므로 가로방향의 강성이 비약적으로 올라간다. 따라서 가로방향의 덜컹거림이 다시 감소하여 안정성이 높아진다.

또 볼 또는 롤러(21)를 지지하는 제 1지지부(17)를 캠(48)에 형성했으므로 판스프링(47)의 형상이 단순하게 되어 그 가공이 간단해진다.

제 19도, 제 20도 도시하는 제 10도실시예는 프리셋트힘 부여기구를 제 16도와 마찬가지의 파워스티어링장치의 로터리 슬리브(8)의 출력축(2)과 반대측의 단부에 부착한 예이다. 그리고 판형상 탄성부재를 로터리슬리브(8)와는 다른 부재의 고정링(50)을 통해 부착하고 있다. 여기서는 로터리슬리브(8)와 고정링(50)이 축력축(2)과 일체로 회전하는 부재이다.

제 7실시예와 마찬가지로 판형상 탄성부재로서의 판스프링(36)의 고정부(38)를 고정링(50)에 고정한 고정핀(39)에 걸어 고정하고, 이 고정링(50)을 2개의 볼트(51)로 로터리 슬리브(8)에 고정하고 있다.

프리셋트힘을 부여하는 기구나 스르핑부재(36)의 가로방향의 덜컹거림이 감소하는 기구는 제 1실시예와 동일하므로 설명은 생략한다.

제 21도에 도시하는 제 11실시예는 제 9실시예와 마찬가지의 판스프링(47)과 캠(48)으로 이루어지는 판형상 탄성부재를 고정링(50)에 고정한 것으로 이ㅎ는 제 10실시예와 동일하다.

상기 제 10, 제 11실시예에서는 판스프링(36,)(47)을 직접 로터리 슬리브(8)에 고정하지 않고 고정링(50)을 통해 고정하도록 하고 있다. 이와같이 하면 스티어링밸브의 센터링작업을 마친 후에 고정링(50)을 볼트(51)등으로 고정할 수 있다.

그리고 고정링(50)을 로터리 슬리브(8)에 고정할 때에 위치의 미세조정을 행하여 프리셋트힘 부여기구의 센터링 위치로 조정하고 나서 볼트(51)를 조이도록 사면 스티어링밸브의 센터링은 흩트러지지 아ㅎ고 프리셋트힘 부여기구의 센터링을 행할 수 있다. 이것은 출력축(2)의 단부에 고정하는 경우에서도 마찬가지이다.

따라서 밸브의 센터링과 프리셋트힘 부여기구의 센터링은 간단하게 양립시킬 수 있다는 이점이 있다.

상기와 같이 고정링(50)과 로터리 슬리브(8)와의 상대위치를 미세조정하는 방법으로서는 예를 들면 다음과 같은 것을 생각할 수 있다.

고정링(50)에 볼트(51)를 관통하는 관통공을 형성하고, 이 관통공과 볼트(51)와의 상이에 틈을 형성한다. 그렇게 하면 이 관통공에 볼트(51)를 삽입한 상태에서 틈만큼 고정링(50)의 위치를 미세조정할 수 있다.

단 고정링(50)을 이용하지 않고 판스프링(36),(45)을 직접 로터리 슬리브(8)에 고정해도 다른 실시예와 마찬가지로 가로방향의 덜컹거림을 방지할 수는 있다.

또 상기 제 7∼제 9실시에는 출력축(2) 또는 출력축과 일체로 회전하는 로터리 슬리브(8)에 판형상 탄성부재를 직접고정하고 있지만 제 1 실시예와 같이 고정링(50)을 통해 고정할 수 있다.

또 상기 실시예에서는 고정부로서 판형상 탄성부재를 구성하는 판스프링의 양단을 만곡시켜 고정핀에 걸도록 하고 있지만 고정부의 형상이나 고정수단은 여기에 한정되지 않는다.

이상 설명한 각 실시예에서는 유압식의 파워스티어링 장치에 대해 설명했지만 전동파워스티어링 장치에도 마찬가지으 프리셋트힘 부여기구를 마련할 수 있다.

제 22도에 도시하는 제 12실시예는 출력축(2)과 입력축(4)과의 상대회전량에 따라 도시하지 않은 전동모터에 의해 보조력을 발생시키는 전동파워스티어링장치이다.

그리고 상기 상대회전량을 입력토오크의 크기나 방향으로서 검출하여 전동모터에 신호를 보내독록 하고 있다.

이 제 12실시예에서는 입력축(4)과 출력축(2)이 상대회전하면 출력축(2) 및 입력축(4)의 외주에 마련한 슬라이더(34)가 축방향으로 이동하고 이 이동량에 따라 토오크센서(35)가 입력토오크를 검출하는 기구로 되어있다. 상기슬라이더(34)는 출력축(2)에 나사부(32)로 결합되어 입력축(4)에 스프라인(33)으로 결합되어있고, 회전방향의 이동이 규제되어 축방향으로의 이동만이 허용되는 구성으로 되어있다.

그 때문에 입력축(4)이 출력축(2)에 대해 상대회전하면 스라이더(34)가 축방향으로 이동하도록 되어었다.

그리고 출력축(2)의 단부에 형성한 스프링수납실(9)안에서 입력축(4)을 사이에 두도록 설치한 스프링부재(13)에 의해 프리셋트힘을 부여하는 구성은 제 1실시예와 마찬가지이다. 단 제 1실시예 뿐만이 아니라 상기 제 1∼제 6실시예의 모든 프리셋트힘 부여기구들 전동파워스티어링장치에 마련할 수 있다. 물론 예를 들면 제 23도에 도시하는 바와 같이 고정핀(39)을 이용한 타입 제 7∼ 제 11실시예의 모든 프리셋트힘 부여기구를 전도파워스티어링장치에 마련할 수 도 있다.

또 입력토오크를 검출하는 방법은 상기 방법에 한정되지 않는다. 예를 들면 토션바(5)에 왜곡계기를 마련하여 그 검출치를 입력토오크로 환산하는 방법도 있다.

제 24도 도시하는 제 13실시예는 다른 실시예와 구르는 면 (30)의 형상을 변화시키고 조타반력을 변화시키는 예이다.

그리고 제 24도는 볼 또는 롤러(21)가 회전이도하는 구르는 면(30)을 도시한 모델도면이다.

이 구르는 면 (30)은 제 2지지부(20)의 양측에 연속하고, 제 2지지부(20)를 중심으로 좌우대칭으로 형성된 평탄면이다. 그리고 제 2지지부(20)의 양단부를 묶은 직선(11')에 대해 각도(α)를 갖는 평탄면으로 구성되어있다.

또 구르르 면(30)이외의 구성은 상기 제 1 실시예와 동일하며 동이한 구성요소에는 동일 부호를 붙이지만 물론 그 이외의 실시예에서 이용해도 상관없다.

이 제 24도에서는 중립위치를 실선으로 도시하고 입력축(4)이 회전각(β)만큼 화살표시(k)방향으로 회전한 상태를 2점쇄선으로 도시하고 있다. 또 중립위치에서의 제 2지지부920)의 중심과 입력축(4)의 중심(O)을 통과하는 직선을 기준선(s)으로 한다.

입력축(4)과 k방향으로 각(β) 회전시킬 때 접점(P3)에서 탄성력(W3)은 선분(OP3)에 대해 θ3 의 각도를 갖고 F3=W·sinθ3 이 되는 스프링부력(F3)을 발생한다. 그리고 이 스프링분력(F3)은 조타반력과 같은 방향으로 조타반력을 증가시키도록 작용한다.

또 제 24도에 있어서, x는 볼 또는 롤러921)가 회전이동하는 것에 의해 발생하는 스프링부재(13)의 휘는 양이다. 이 휘는 양(x)은 볼 또는 롤러(21)의 위치에 의해 변화하는 값이지만 이 휘는 양 (x)에 의해 그 때의 탄성력(W3)이 정해진다.

단 스프링부재(13)의 볼 또는 롤러(21)의 위치에 의한 휘는 앙(x)은 구르는 면의 형상뿐만아니라 스프링부재(13)의 형상에 의해서도 변화한다.

즉 탄성력(W3)의 크기는 구르는 면 (30)이나 스프링부재(13)의 형상에 의해 정해진다. 또 구르는 면(30)의 형상에 의해 탄성력(W3)의 바이향이 정해지고, 상기 분력(F3)의 방향이 정해진다. 따라서 조타반력이 발생하도로고 구르는 면(30)이나 스프링부재(13)의 형상을 특정하면 된다.

예를들면 구르는 면(30)이 입력축의 중심(O)을 중심으로 하는 우너호면과 일치하지 않으면 어떤 형상에서도 θ3 _0 이되고, 스프링분력 F3 _0 이 된다. 그리고 이 구르는 면(30)은 평탄면이 아닌 곡면으로 구성되어 있어도 상관없다.

또 이제 13실시예에서는 상시 sin θ3 〉0 이므로 스프링분력(F3)이 입력축(4)의 회전방향(k)과 반대가 되고 조타반력을 증가시키도록 작용하지만 각도(α)에 따라서는 스프링분력(F3)의 방향을 입력축(4)의 회전방향(k)와 같게 하여 조타반력을 감소시킬 수도 있다. 제 24도에는 있어서 선분(OP3)과 기준선(s)과의 각도를 γ로 하면 θ3 = α+β-γ인 것에 각도(α)를 선택하면 sin θ3 〈 0 이 되어 스프링분력(F3)의 방향이 바뀌는 것을 알 수 있다. 단 각 각도는 제 24도중 화살표시방향을 정으로 한다.

이와같이 구르는 면(30)이나 스프링부재(13)의 형상에 의해 탄성력(W3)의 크기나 방향을 변화시킴과 동시에 스프링분력(F3)을 변화시키고 이에 따라 조타반력을 변화시킬 수 있다.

제 1 발명에 의하며 프리셋트힘을 부여하여 중립강성을 높이고 차량의 직진주행시의 안정선을 얻을 수 있다.

그리고 이 프리셋트힘을 부여하기 위해 입력축의 양측에 스프링부재를 배치했으므로 프리셋트힘의 평형을 유지 할 수 있다. 따라서 중립강성이 스티어링휠을 바꾼 방향에 따라 달라지는 경우가 없다.

또 종래예와 같이 입력축의 돌기에 스프링부재를 맞추거나 할 필요가 없고 스프링부재는 입력축과 별도록 스프링수납실에 짜 넣을 수 있으므로 부착성을 향상시킬 수 있다.

또 프리셋트힘은 스프링부재의 탄성력은 물론 볼 또는 롤러의 지름 등에 의해서도 간단하게 조정할 수 있다.

또 입력축과 출력축이 상대회전했을 때 볼 또는 롤러가 스프링부재를 휘게하면서 회전이동하여 제 1, 제 2지지부에서 벗어나므로 프릭션을 작게 할수 있다.

제 2의 발명에 의하면 제 1의 발명에 있어서 압력축과 출력축이 상대회전할 때 볼 또는 롤러가 스프링부재와 입력축의 외주면과의 사이를 회전이동하므로 프릭션을 작게할 수 있다. 따라서 스티어링휠의 입력토오크와 입력출력축의 상대회전량과의 특성을 완만하게 할 수 있다.

제 3의 발명에 의하면 제 2의 발명에 있어서 제 1, 제 2지지부를 벗어난 볼 또는 롤러가 입력축에 형성한 구르는 면을 회전이동할 때 조타반력에 합성되는 탄성력의 분력을 발생한여 조타반력을 변화시킬수 있다. 따라서 이 구르는 면의 형상을 정하는 것에 의해 스티어링휠을 바꾸었을 때 그에따라 조타반력을 변화시킬 수 있다.

제 4의 발명에 의하면 제 3의 발명에 있어서 구르는 면을 평탄면으로 했으므로 원호면 등으로 하는 경우와 비교하여 형성이 간단하다.

제 5의 발명에 의하면 제 2∼제 4의 발명에 있어서 입력축과 출력축과의 상대회전이 커져 볼 또는 롤러가 크가 움직여도 그것이 스토퍼에 접촉하므로 탈락하거나 하는 것을 방지할 수 있다.

제 6, 제 7의 발명에 의하면 제 1∼5의 발명에 있어서, 스프링부재로서 저렴한 판스프링을 이용했으므로 원가절감이 가능해진다.

특히 제 7의 발명에 의하면 제 1지지부로서 한쌍의 경사부가 형성하는 골짜기부를 이용하고 있으므로 판스프링의 성헝가공을 용이하게 할 수 있다. 또한 판스프링을 크게 구부려 형성되는 V홈 또는 U홈에는 큰 응력집중이 발생하지만 그 V홈 또는 U홈을 형성하지 않으면 응력집중을 피할 수 있어 판스프링의 내구성을 높일 수 있다.

제 8의 발명에 의하면 제 6, 제 7의 발명에 있어서 스프링부재를 그 탄성력을 이용하여 걸어고정할 수 있으므로 단단히 그 위치를 유지할 수 있다. 또 스프링수납실측을 가공하거나 다른 부재를 마련하거나 할 필요가 없어 부착성을 향상시킬 수 있다.

제 9의 발명에 의하면 제 1∼제 5의 발명에 있어서 판형상 탄성부재의 양단을 그 위치가 이동하지 않도록 고종하는 것에 의해 판형상 탄성부재의 덜컹거림을 방지하고 굴림대를 누르는 하중을 안정시켜 적당한 프리셋트힘을 부여할 수 있게 된다.

제 10의 발명에 의하면 제 9의 발명에 있어서, 스프링부재에 굴림대를 지지하는 제 1지지부를 형성하지 않아도 되므로 스프링부재의 가공이 간단해진다.

또 캠을 갖추는 것에 의해 프리셋트힘과 직각인 방향의 강성이 증가하여 판형상 탄성부재의 덜컹거림을 또한 확실하게 방지할 수 있게 된다.

Claims (14)

1. 스티어링휠에 연계하는 입력축(4)과 차바퀴에 연계하는 출력축(2)과 이들 입력축(4)과 출력축(2)을 연결하는 토션바(5)를 갖추고, 이 토션바(5)를 비틀면서 입력축(4)과 출력축(2)을 상대 회전시켜 이 상대회전량에 따른 보조력을 부여하는 구성으로 한 파워스티어링장치에 있어서, 상기 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 고정링(50)에 설치하여 입력축(4)을 사이에 두도록 배치한 한 쌍의 스프링부재(13)와, 이들 스프링부재(13)에 형성한 제1지지부(17)와, 입력축(4)의 외주면에 형성하여 입력축(4)과 출력축(2)과의 중립상태에서 제1지지부(17)와 대향시킨 제2지지부(20)와, 이들에 대향하는 제1, 제2지지부(17),(20) 사이에 개재시킨 볼 또는 롤러(21)를 갖추며, 입력축(4)과 출력축(2)이 상대 회전하여 상기 볼 또는 롤러(21)가 제1, 제2지지부(17),(20)에서 벗어나고자 했을 때 이들 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게 하면서 제1, 제2지지부(17),(20) 사이를 회전이동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
2. 제1항에 있어서,

   제1, 제2지지부(17),(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 스프링부재(13)를 휘게 하면서 스프링부재(13)와 입력축(4)의 외주면과의 사이클 회전이동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
3. 제2항에 있어서,

   입력축(4)의 외주면에 형성한 제2지지부(20)의 양측에 제2지지부(20)에 연속하는 구르는 면(30)을 형성하고, 이 구르는 면(30)을 입력축(4)의 축심을 중심으로 하는 원호면과 일치하지 않는 면으로 하며, 입력축(4)과 출력축(2)이 상대 회전했을 때 제1, 제2지지부(17),(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 상기 스프링부재(13)를 휘게 하면서 구르는 면(30)을 회전이동함과 동시에 볼 또는 롤러(21)와 상기 구르는 면(30)과의 접점에서 탄성력이 입력축(4)의 회전방향과 같은 방향 또는 반대방향의 분력을 발생하는 구성으로 한 것을 특징으로 하느 ㄴ파워스티어링장치.
4. 제3항에 있어서,

   구르는 면(30)을 평탄면으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   스프링부재(13)의 각각에 한 쌍의 스토퍼부(42)를 형성하고 입력축(4)과 출력축(2)이 소정 량만 상대 회전했을 때 볼 또는 롤러(21)가 스토퍼부(42)에 접촉하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   스프링부재(13)는 V홈 또는 U홈으로 이루어지는 제1지지부(17)와 이 제1지지부(17)의 양측에 연속하는 한 쌍의 평탄부(14) 또는 경사부(22)와, 이들 평탄부 또는 경사부의 단부에 연속하는 한 쌍의 볼록부(15)와, 이들 볼록부(15)에 연속하는 한 쌍의 지지다리부(16)와, 이들 지지다리부(16)의 선단에 연속하는 한 쌍의 걸고리부(18)를 갖는 판스프링으로 이루어지며, 제1, 제2지지부(17),(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 이 판스프링을 휘게 하면서 평탄부(14) 또는 경사부(22)와 입력축(4)의 외주면과의 사이를 회전이동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   스프링부재(13)는 골짜기부(25)를 형성하면서 연속하는 한 쌍의 경사부(26)와 이들 경사부(26)의 단부에 연속하는 한 쌍의 볼록부(27)와, 이들 볼록부(27)에 연속하는 한 쌍의 지지다리부(28)와, 이들 지지다리부(28)의 선단에 연속하는 한 쌍의 걸고리부(29)를 갖는 판스프링으로 이루어지고, 상기 골짜기부(25)를 제1지지부(17)로 하여 제1, 제2지지부(17),(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 이 판스프링을 휘게 하면서 경사부(26)와 입력축(4)의 외주면과의 사이를 회전이동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
8. 제6항에 있어서,

   출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 고정링(50)에 스프링수납실(9)을 바련함과 동시에 이 스프링수납실(9)에 판스프링을 수납하고 그 걸고리부(18),(29)를 벽면(19)에 압접시켜서 걸어 고정한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   스프링부재로서 판스프링(36),(45),(47) 및 캠(48)을 이용함과 동시에 이 판스프링(36),(45),(47) 및 캠(48)의 양단에 고정부(38)를 마련하고 이 고정부(38)를 상기 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 고정링(50)에 그 위치가 이동하지 않는 고정수단으로 고정하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
10. 제9항에 있어서,

    스프링부재가 판스프링(47)과 제1지지부(17)를 형성한 캠(48)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
11. 제5항에 있어서,

    스프링부재(13)는 V홈 또는 U홈으로 이루어지는 제1지지부(17)와 이 제1지지부(17)의 양측에 연속하는 한 쌍의 평탄부(14) 또는 경사부(22)와, 이들 평탄부 또는 경사부의 단부에 연속하는 한 쌍의 볼록부(15)와, 이들 볼록부(15)에 연속하는 한 쌍의 지지다리부(16)와, 이들 지지다리부(16)의 선단에 연속하는 한 쌍의 걸고리부(18)를 갖는 판스프링으로 이루어지며, 제1, 제2지지부(17),(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 이 판스프링을 휘게 하면서 평탄부(14) 또는 경사부(22)와 입력축(4)의 외주면과의 사이를 회전이동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
12. 제5항에 있어서,

    스프링부재(13)는 골짜기부(25)를 형성하면서 연속하는 한 쌍의 경사부(26)와 이들 경사부(26)의 단부에 연속하는 한 쌍의 볼록부(27)와 이들 볼록부(27)에 연속하는 한 쌍의 지지다리부(28)와, 이들 지지다리부(28)의 선단에 연속하는 한 쌍의 걸고리부(29)를 갖는 판스프링으로 이루어지고, 상기 골짜기부(25)를 제1지지부(17)로 하여 제1, 제2지지부(17),(20)에서 벗어난 볼 또는 롤러(21)가 이 판스프링을 휘게 하면서 경사부(26)와 입력축(4)의 외주면과의 사이를 회전이동하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
13. 제7항에 있어서,

    출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 고정링(50)에 스프링수납실(9)을 마련함과 동시에 이 스프링수납실(9)에 판스프링을 수탑하고, 그 걸고리부(18),(29)를 벽면(19)에 압접시켜서 걸어 고정한 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
14. 제5항에 있어서,

    스프링부재로서 판스프링(36),(45),(47) 및 캠(48)을 이용함과 동시에 이 판스프링(36),(45),(47) 및 캠(48)의 양단에 고정부(38)를 마련하고 이 고정부(38)를 상기 출력축(2) 또는 출력축(2)과 일체로 회전하는 고정링(50)에 그 위치가 이동하지 않는 고정수단으로 고정하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.

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